厄尔尼诺现象加剧了青藏高原湿地的扩张
湿地是地球重要的三大生态系统之一,对水文、生物地球化学特征和生物多样性的保护至关重要,影响着人类的生存和发展。青藏高原是中国重要的湿地分布区之一,占中国湿地总面积的20%。因此,通过对青藏高原湿地长期动态的监测,人们可以更好地了解青藏高原特有的高寒湿地及其对气候变化的响应情况。然而,过去青藏高原的湿地地图和数据集通常限制在特定年份或空间分辨率较低,低空间分辨率和时序不完整性使得我们难以捕捉湿地的时空动态变化,也难以精确刻画其对气候变化的响应。
为了探究青藏高原地区的湿地变化,了解湿地面积对气候变化的响应,第二次青藏科考“人类活动与生存环境安全”任务、北京师范大学地理科学学部张立强研究团队提出了基于深度学习场景分类的湿地提取框架,利用1990-2019年的Landsat遥感影像数据,制作了青藏高原地区逐年的湿地地图。
研究发现,(1)近30年来,青藏高原的湿地面积经历了显著的增长,其中2015-2019年的增长尤其突出,增长了22.5%。湿地面积变化存在着较大的空间差异。在青藏高原中部,即羌塘高原(图1中区域1)、柴达木盆地(图1中区域3)和三江源地区(图1中区域2w),湿地面积的增长尤为明显,而在湄公河流域(图1中区域7)湿地面积略有下降,降幅为11.8%。
图1 1990-2019年湿地变化。绿色表示湿地增加的区域,黄色表示湿地减少的区域
(2)青藏高原的湿地变化与全球变暖和厄尔尼诺都有关联。具体的说,厄尔尼诺现象进一步加剧了气候变暖对青藏高原湿地面积的影响。湿地面积变化与高原中部的气温、降水呈高度正相关。通过多年冻土数据与湿地数据的空间分析发现,气温升高引起的多年冻土融化是青藏高原中部湿地面积增长的主要驱动因素。厄尔尼诺带来的暖湿空气导致青藏高原的气温和降水异常,进一步加剧了青藏高原中部的湿地面积增长,1990年以来最强的两次厄尔尼诺事件对应着高原中部湿地面积最剧烈的两次扩张(图2)。
图2 青藏高原地区湿地面积的年际变化与厄尔尼诺指数(Oceanic Niño Index, ONI)的变化。ONI的红色和蓝色区域分别代表厄尔尼诺和拉尼娜的不同级别。
本研究定量评估了1990-2019年青藏高原地区湿地的动态变化,为全球变暖与厄尔尼诺对青藏高原地区的湿地面积变化影响提供了证据。研究成果以“Rapid expansion of wetlands on the Central Tibetan Plateau by global warming and El Niño”为题发表在Science Bulletin。北京师范大学地理科学学部在读博士生李洋、侯正阳为第一作者,张立强教授为通讯作者,合作作者包括北京师范大学宋长青教授,北京大学朴世龙院士、林金泰教授、彭书时教授,福建师范大学方克艳教授,北京师范大学杨静教授、渠瀛副教授,中国地质大学王跃宾副教授,桂林理工大学李景文教授以及北京师范大学地理科学学部研究生李柔静、姚昕。该工作受第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0608、2019QZKK0604)资助。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.02.021